from sklearn import preprocessing
import pandas as pd
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sb
from sklearn.cluster import KMeans
from sklearn.metrics import pairwise_distances_argmin_min

%matplotlib inline
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
plt.rcParams['figure.figsize'] = (16, 9)
plt.style.use('ggplot')

df_train = pd.read_csv('./data/train.csv')
df_aux = df_train

Con el set de entrenamiento:¶

# Normalizacion

def _normalizacion(df):
    x = df.values #returns a numpy array
    min_max_scaler = preprocessing.MinMaxScaler()
    x_scaled = min_max_scaler.fit_transform(x)
    df = pd.DataFrame(x_scaled)
    df.columns = columnas
    return df

def generar_grafico(df_completo, columnas, df_y):
    """ df_completo: El df a calcular kmeans
        columnas: Es con que columnas se va a calcular
        df_y es la columna precio (es una serie)"""
    """Muestra el grafico de variacion entre 0 y 20 clusters(k)"""
    """Retorna X e y, para usar en el entrenamiento y la clasificacion"""
    
    df = df_completo[columnas].copy()
    for columna in columnas:
        df[columna] = df[columna].fillna(df[columna].mean())
    df = _normalizacion(df)
    
    X = np.array(df[columnas])
    y = np.array(df_y)
    
    Nc = range(1, 20)
    kmeans = [KMeans(n_clusters=i) for i in Nc]
    score = [kmeans[i].fit(X).score(X) for i in range(len(kmeans))]

    plt.figure(figsize=(15,15))
    plt.plot(Nc,score)
    plt.xlabel('Number of Clusters')
    plt.ylabel('Score')
    plt.title('Elbow Curve')
    plt.show()
    
    return df, X, y

def etiquetado(k_cluster, X):
    # k Max es el largo de este arreglo
    colores=['red','green','blue','cyan','yellow', 'black', 'brown', 'orange', 'pink', 'purple', 'beige']
    kmeans = KMeans(n_clusters=k_cluster).fit(X)
    colores = colores[:k_cluster]
    # Clasificacion
    labels = kmeans.predict(X)
    C = kmeans.cluster_centers_ # Centroides
    asignar = []
    for row in labels:
        asignar.append(colores[row])
    # Grafico de todos los puntos clasificados:    
    fig = plt.figure(figsize=(20,20))
    ax = Axes3D(fig)
    ax.scatter(X[:, 0], X[:, 1], X[:, 2], c=asignar,s=60)
    ax.scatter(C[:, 0], C[:, 1], C[:, 2], marker='*', c=colores, s=1000)
    return labels, asignar, X, C, colores

def proyeccion_2d(df, col1, col2, asignar, C, colores, fig_size=(20, 20)):
    f1 = df[col1].values
    f2 = df[col2].values

    plt.figure(figsize=fig_size)
    plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70)
    plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
    plt.xlabel(col1)
    plt.ylabel(col2)
    plt.show()

def generar_csv_final(ids_series, labels, colores):
    final =  pd.DataFrame()
    # final['id'] = df_aux['id'].values
    final['id'] = ids_series.values
    final['label'] = labels;
    cantidadGrupo =  pd.DataFrame()
    cantidadGrupo['color'] = colores
    cantidadGrupo['cantidad'] = final.groupby('label').size()
    display(cantidadGrupo)
    return final

columnas = ['metroscubiertos', 'metrostotales', 'antiguedad', 'habitaciones', 'garages', 'banos',
            'lat', 'lng', 'escuelascercanas', 'centroscomercialescercanos']

df_precio = df_aux['precio']
df, X, Y = generar_grafico(df_aux, columnas, df_precio)

labels, asignar, X, C, colores = etiquetado(6, X)

proyeccion_2d(df, 'metroscubiertos', 'metrostotales', asignar, C, colores)

proyeccion_2d(df, 'antiguedad', 'metrostotales', asignar, C, colores)

ids_series = df_aux['id']
final = generar_csv_final(ids_series, labels, colores)
final

# Aca para abajo arranca

columnas = ['metroscubiertos', 'metrostotales', 'antiguedad', 'habitaciones', 'garages', 'banos',
            'lat', 'lng', 'escuelascercanas', 'centroscomercialescercanos']
df = df_aux[columnas]

for columna in columnas:
    df[columna] = df[columna].fillna(df[columna].mean())
df

/home/tomas/Escritorio/kmeans/datos-tp2/.venv/lib/python3.6/site-packages/ipykernel_launcher.py:6: SettingWithCopyWarning: 
A value is trying to be set on a copy of a slice from a DataFrame.
Try using .loc[row_indexer,col_indexer] = value instead

See the caveats in the documentation: http://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/user_guide/indexing.html#returning-a-view-versus-a-copy

# Normalizacion
x = df.values #returns a numpy array
min_max_scaler = preprocessing.MinMaxScaler()
x_scaled = min_max_scaler.fit_transform(x)
df = pd.DataFrame(x_scaled)

df.columns = columnas

display(df)
display(df.dtypes)

# for columna in columnas:
#     df[columna] = df[columna].astype(int)
df

metroscubiertos               float64
metrostotales                 float64
antiguedad                    float64
habitaciones                  float64
garages                       float64
banos                         float64
lat                           float64
lng                           float64
escuelascercanas              float64
centroscomercialescercanos    float64
dtype: object

X = np.array(df[columnas])
y = np.array(df_aux['precio'])

Nc = range(1, 20)
kmeans = [KMeans(n_clusters=i) for i in Nc]
kmeans
score = [kmeans[i].fit(X).score(X) for i in range(len(kmeans))]
# score = [kmeans[i].fit(X).score(X) for i in range(20)]
score
plt.plot(Nc,score)
plt.xlabel('Number of Clusters')
plt.ylabel('Score')
plt.title('Elbow Curve')
plt.show()


# Vamos a usar 6

# Elijo 6 como un buen valor de K. Pero podría ser otro.

kmeans = KMeans(n_clusters=6).fit(X)
centroids = kmeans.cluster_centers_
print(centroids)

[[ 3.27671212e-01  3.63702395e-01  9.09871046e-02  2.04047715e-01
   6.46685868e-01  3.11104665e-01  6.62445249e-01  1.06390095e-01
  -1.50046642e-13  5.50658944e-02]
 [ 5.61106587e-01  4.99561027e-01  1.04415011e-01  2.63383016e-01
   6.98745585e-01  6.21896688e-01  6.59893853e-01  1.06161189e-01
   1.00000000e+00  1.00000000e+00]
 [ 2.40284616e-01  3.03884773e-01  1.08538648e-01  1.70468814e-01
   2.26995953e-01  1.82402481e-01  6.61115677e-01  1.07118091e-01
  -1.49658064e-13  5.71905567e-02]
 [ 2.28156444e-01  2.73931049e-01  9.78919440e-02  1.77216131e-01
   4.33024150e-01  1.94870923e-01  6.60536674e-01  1.05209193e-01
   1.00000000e+00  1.00000000e+00]
 [ 3.94993375e-01  4.01158489e-01  1.02552508e-01  2.18828535e-01
   5.27664098e-01  3.85101716e-01  6.61423067e-01  1.07254372e-01
   1.00000000e+00 -1.41275880e-13]
 [ 6.11742804e-01  5.23326718e-01  1.07283434e-01  2.64022472e-01
   6.39003925e-01  7.10100851e-01  6.61095360e-01  1.08961843e-01
  -1.45494727e-13  5.01370635e-02]]

# Obtenemos las etiquetas de cada punto de nuestros datos
labels = kmeans.predict(X)
# Obtenemos los centroids
C = kmeans.cluster_centers_
colores=['red','green','blue','cyan','yellow', 'black']
asignar=[]
for row in labels:
    asignar.append(colores[row])

fig = plt.figure(figsize=(20,20))
ax = Axes3D(fig)
ax.scatter(X[:, 0], X[:, 1], X[:, 2], c=asignar,s=60)
ax.scatter(C[:, 0], C[:, 1], C[:, 2], marker='*', c=colores, s=1000)

<mpl_toolkits.mplot3d.art3d.Path3DCollection at 0x7fa2ebff67f0>

# Hacemos una proyección a 2D con los diversos ejes 
f1 = df['metroscubiertos'].values
f2 = df['metrostotales'].values

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70)
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

# Hacemos una proyección a 2D con los diversos ejes 
f1 = df['antiguedad'].values
f2 = df['metrostotales'].values

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70, )
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

# Hacemos una proyección a 2D con los diversos ejes 
f1 = df['escuelascercanas'].values
f2 = df['centroscomercialescercanos'].values

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70, )
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

# Hacemos una proyección a 2D con los diversos ejes 
f1 = df['antiguedad'].values
f2 = df['habitaciones'].values

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70, )
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

# Hacemos una proyección a 2D con los diversos ejes 
f1 = df['antiguedad'].values
f2 = df['garages'].values

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70, )
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

# Hacemos una proyección a 2D con los diversos ejes 
f1 = df['antiguedad'].values
f2 = df['banos'].values

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70, )
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70, )
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

# Hacemos una proyección a 2D con los diversos ejes 
f1 = df['antiguedad'].values
f2 = df['banos'].values

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70, )
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

copy =  pd.DataFrame()
copy['id'] = df_aux['id'].values
copy['label'] = labels;
cantidadGrupo =  pd.DataFrame()
cantidadGrupo['color'] = colores
cantidadGrupo['cantidad'] = copy.groupby('label').size()

display(copy)
display(cantidadGrupo['cantidad'].sum())
display(cantidadGrupo)
copy.to_csv('./data/clustering_train.csv', index=False)

240000

Con el set de testeo¶

df_test = pd.read_csv('./data/test.csv')
df_aux = df_test

columnas = ['metroscubiertos', 'metrostotales', 'antiguedad', 'habitaciones', 'garages', 'banos',
            'lat', 'lng', 'escuelascercanas', 'centroscomercialescercanos']
df = df_aux[columnas]

for columna in columnas:
    df[columna] = df[columna].fillna(df[columna].mean())
df

/home/tomas/Escritorio/kmeans/datos-tp2/.venv/lib/python3.6/site-packages/ipykernel_launcher.py:6: SettingWithCopyWarning: 
A value is trying to be set on a copy of a slice from a DataFrame.
Try using .loc[row_indexer,col_indexer] = value instead

See the caveats in the documentation: http://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/user_guide/indexing.html#returning-a-view-versus-a-copy

# Normalizacion
x = df.values #returns a numpy array
min_max_scaler = preprocessing.MinMaxScaler()
x_scaled = min_max_scaler.fit_transform(x)
df = pd.DataFrame(x_scaled)

df.columns = columnas

display(df)
display(df.dtypes)

# for columna in columnas:
#     df[columna] = df[columna].astype(int)
df

metroscubiertos               float64
metrostotales                 float64
antiguedad                    float64
habitaciones                  float64
garages                       float64
banos                         float64
lat                           float64
lng                           float64
escuelascercanas              float64
centroscomercialescercanos    float64
dtype: object

X = np.array(df[columnas])

Nc = range(1, 20)
kmeans = [KMeans(n_clusters=i) for i in Nc]
kmeans
score = [kmeans[i].fit(X).score(X) for i in range(len(kmeans))]
# score = [kmeans[i].fit(X).score(X) for i in range(20)]
score
plt.plot(Nc,score)
plt.xlabel('Number of Clusters')
plt.ylabel('Score')
plt.title('Elbow Curve')
plt.show()


# Vamos a usar 6

# Elijo 6 como un buen valor de K. Pero podría ser otro.

kmeans = KMeans(n_clusters=6).fit(X)
centroids = kmeans.cluster_centers_
print(centroids)

[[ 2.46626577e-01  3.03296903e-01  9.81893908e-02  1.77544772e-01
   3.90677023e-01  2.09671287e-01  4.61250841e-01  9.81998005e-02
  -2.20601315e-13  1.75748305e-13]
 [ 5.63972597e-01  5.01314187e-01  1.04717132e-01  2.64359710e-01
   7.01359527e-01  6.19726019e-01  4.58119483e-01  9.78256518e-02
   1.00000000e+00  1.00000000e+00]
 [ 3.97313440e-01  4.06270010e-01  1.03806645e-01  2.20811742e-01
   5.27777536e-01  3.89843976e-01  4.60541691e-01  9.86435945e-02
   1.00000000e+00 -1.78745907e-14]
 [ 2.27958040e-01  2.70757251e-01  9.90923479e-02  1.79110665e-01
   4.31173906e-01  1.95358765e-01  4.59045505e-01  9.65520970e-02
   1.00000000e+00  1.00000000e+00]
 [ 3.52436594e-01  3.70842306e-01  9.76503573e-02  2.02288095e-01
   5.06003151e-01  3.67414012e-01  4.57406174e-01  9.65215752e-02
   2.99760217e-15  1.00000000e+00]
 [ 5.61186043e-01  5.06277313e-01  1.07779622e-01  2.54241526e-01
   6.42897638e-01  6.14627397e-01  4.60505653e-01  9.99282686e-02
  -1.38500322e-13  8.42659276e-14]]

# Obtenemos las etiquetas de cada punto de nuestros datos
labels = kmeans.predict(X)
# Obtenemos los centroids
C = kmeans.cluster_centers_
colores=['red','green','blue','cyan','yellow', 'black']
asignar=[]
for row in labels:
    asignar.append(colores[row])

fig = plt.figure(figsize=(20,20))
ax = Axes3D(fig)
ax.scatter(X[:, 0], X[:, 1], X[:, 2], c=asignar,s=60)
ax.scatter(C[:, 0], C[:, 1], C[:, 2], marker='*', c=colores, s=1000)

<mpl_toolkits.mplot3d.art3d.Path3DCollection at 0x7fa301d2d748>

# Hacemos una proyección a 2D con los diversos ejes 
f1 = df['metroscubiertos'].values
f2 = df['metrostotales'].values

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70)
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

# Hacemos una proyección a 2D con los diversos ejes 
f1 = df['antiguedad'].values
f2 = df['metrostotales'].values

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70, )
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

# Hacemos una proyección a 2D con los diversos ejes 
f1 = df['escuelascercanas'].values
f2 = df['centroscomercialescercanos'].values

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70, )
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

# Hacemos una proyección a 2D con los diversos ejes 
f1 = df['antiguedad'].values
f2 = df['habitaciones'].values

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70, )
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

# Hacemos una proyección a 2D con los diversos ejes 
f1 = df['antiguedad'].values
f2 = df['garages'].values

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70, )
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

# Hacemos una proyección a 2D con los diversos ejes 
f1 = df['antiguedad'].values
f2 = df['banos'].values

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70, )
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70, )
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

# Hacemos una proyección a 2D con los diversos ejes 
f1 = df['antiguedad'].values
f2 = df['banos'].values

plt.figure(figsize=(20,20))
plt.scatter(f1, f2, c=asignar, s=70, )
plt.scatter(C[:, 0], C[:, 1], marker='*', c=colores, s=1000)
plt.show()

copy =  pd.DataFrame()
copy['id'] = df_aux['id'].values
copy['label'] = labels;
cantidadGrupo =  pd.DataFrame()
cantidadGrupo['color'] = colores
cantidadGrupo['cantidad'] = copy.groupby('label').size()

display(copy)
display(cantidadGrupo['cantidad'].sum())
display(cantidadGrupo)
copy.to_csv('./data/clustering_test.csv', index=False)

60000

	metroscubiertos	metrostotales	antiguedad	habitaciones	garages	banos	lat	lng	escuelascercanas	centroscomercialescercanos
0	80.0	80.0	NaN	2.0	1.0	2.0	NaN	NaN	0.0	0.0
1	268.0	180.0	10.0	3.0	2.0	2.0	19.310205	-99.227655	1.0	1.0
2	144.0	166.0	5.0	3.0	2.0	2.0	NaN	NaN	0.0	0.0
3	63.0	67.0	1.0	2.0	1.0	1.0	19.301890	-99.688015	1.0	1.0
4	95.0	95.0	10.0	2.0	1.0	1.0	NaN	NaN	0.0	0.0
...	...	...	...	...	...	...	...	...	...	...
239995	67.0	NaN	0.0	2.0	2.0	1.0	NaN	NaN	0.0	0.0
239996	200.0	250.0	0.0	3.0	3.0	3.0	19.294665	-99.692916	1.0	1.0
239997	138.0	138.0	20.0	2.0	1.0	2.0	NaN	NaN	0.0	0.0
239998	235.0	137.0	20.0	4.0	0.0	4.0	19.366651	-99.082246	1.0	1.0
239999	149.0	NaN	1.0	3.0	2.0	2.0	NaN	NaN	0.0	0.0

	id	label
0	254099	1
1	53461	3
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